Характеристика основных термодинамических параметров

Энтальпия определяет тепловой эффект процесса:

,

– внутренняя энергия;

– свободная энергия.

Энергия Гиббса указывает направление протекания процесса:

– связанная энергия.

Чем больше разница между свободной и связанной энергиями, тем большую часть свободной энергии можно перевести в работу. Чем больше количество связанной энергии, тем меньшую часть можно перевести в работу. Таким образом, эта разница и количество связанной энергии может быть мерилом качества и концентрации энергии.

Энтропия – изменение теплоты процесса при изменении температуры.

Чем больше приращение энтропии, тем меньшую часть энергии можно перевести в работу. Энтропия, определяющаяся стандартным образом, может характеризовать качество и концентрацию энергии. Если – положительное значение, т.е. энтропийный фактор высок, то количество связанной энергии высоко, количество свободной энергии мало – энергия низкокачественная и находится в рассеянной форме. Если приращение энтропии имеет отрицательное значение, то энтропийный фактор низок, количество связанной энергии мало, количество свободной энергии велико – энергия высококачественная и концентрированная.

Уравнение Больцмана определяет энтропию через состояние к числу способов реализации этого состояния.

Энтропия служит характеристикой упорядоченности системы. Чем более хаотично состояние системы, тем большее значение энтропии. Чем выше упорядоченность системы, тем меньше значение энтропии. Процессы, идущие с увеличением беспорядка, характеризуются положительным приращением энтропии. Процессы, идущие с увеличением упорядоченности, характеризуются отрицательным приращением энтропии.

Любые самопроизвольные процессы идут только в стороны беспорядка, упорядочности физические системы достигаются только путем приложения внешней работы. В случае если в системе проходят процессы ведущие к увеличению порядка, то значение энтропии уменьшается, а ее приращение имеет отрицательное значение. В случае если в системе проходят ведущие к хаосу значение энтропии увеличиваются, а ее приращение имеет достаточное положительное значение.

Таким образом, энтропийный фактор характеризует как степень упорядочности элементов в системе так и «качество» и «концентрацию» энергии, которая эта система может превратить в работу.